Dysfunkce nutričního průtoku krve jako determinant anabolické rezistence u starších lidí (Dunhill01)

Do roku 2020 bude 20 % britské populace starší 65 let. Svalová hmota je silným prediktorem zdravého stárnutí a dlouhověkosti. Bazální prokrvení končetin se s postupujícím věkem snižuje; snížená perfuze končetin může přispívat k sarkopenii, nežádoucí ztrátě svalové hmoty, která doprovází postupující věk. Předchozí práce výzkumníků ukázala, že existují deficity v mechanismech syntézy svalových proteinů u starších lidí, ale proč k nim dochází a jak je lze čelit, stále není známo. Po normálním krmení má zvýšená dostupnost aminokyselin (stimulace syntézy svalových bílkovin) a dostupnost inzulínu (inhibice odbourávání svalových bílkovin) dobré účinky na svalstvo starších lidí, ale ne v takové míře jako u mladých; vyšetřovatelé tomu říkají „anabolická rezistence“. Výzkumníci nedávno prokázali, že prokrvení nohou u starších lidí je nižší než u mladých lidí v klidu v bazálním stavu a také v klidu až 2,5 hodiny po jídle nebo jídle + cvičení. Sladění průtoku krve a metabolismu je výhodné pro kosterní svalstvo, když se snoubí požadavky na kyslík a živiny s jejich dodáním; snížená perfuze končetin u starších lidí může přispívat k neschopnosti udržet si svalovou hmotu s věkem. Výzkumníci nedávno prokázali, že odporový trénink výrazně zlepšuje reakce prokrvení nohou u starších osob. Domnívají se, že hlavním přínosem cvičení s odporem je zvýšení vazodilatace závislé na endotelu v reakci na krmení a mírné cvičení, ale to je třeba dokázat. Začíná se uznávat, že nejen „hromadný“ průtok krve končetinami může být důležitý pro příjem živin ve svalech, ale že důležitým determinantem je takzvaný „výživný“ průtok krve. Nedávná práce naznačuje, že objemový tok končetinami není rozdělen pouze mezi kůži, kosti a svaly, ale dokonce i uvnitř svalu je rozdělen mezi „výživné“ a „nevýživné“. Nutriční cesta má těsný kontakt se svalovými buňkami, zatímco nenutriční cesta působí jako vaskulární zkrat a předpokládá se, že je, alespoň zčásti, přes cévy, které vyživují tukové a pojivové buňky. Nutriční tok může být složkou toku, která je nejnáchylnější k dysfunkci5 (např. u diabetu 2. typu a obezity), ale může být také nejnáchylnější ke zlepšení pomocí obvyklého cvičení a případně nutraceutické léčby.

Vyšetřovatelé budou testovat hypotézy: (1) nutriční průtok krve ve svalech je určujícím faktorem proteinové rovnováhy, přičemž farmakologicky indukovaná vazodilatace akutně stimuluje svalovou syntézu a snižuje rozpad, (2) nízký nutriční průtok u starších lidí přispívá k anabolické rezistenci a může být zlepšen odporovým tréninkem nebo nutraceutickými posilovači toku.

Vyšetřovatelé chtějí studovat 50 zdravých dobrovolníků (ne pacientů NHS) následovně: 18–28letých mužů (10) a 65–75letých mužů (40) se srovnatelným indexem tělesné hmotnosti (24–28 kg•m2), z nichž všichni jsou sedaví a obvykle neabsolvují žádný obvyklý odporový trénink. Výzkumníci mají údaje naznačující sexuální dimorfismus anabolických reakcí na krmení u starších subjektů, takže studie omezí pouze na muže. Po získání písemného souhlasu všechny subjekty podstoupí lékařskou prohlídku, dotazník aktivity a sken DEXA. Deset starších mužů podstoupí jedinou akutní studii. Kromě toho budou vyšetřovatelé zkoumat 10 mladých mužů za stejných podmínek. Deset dalších starších mužů podstoupí akutní studii po 20 týdnech kontrolovaného celotělového odporového tréninku, jako je současná praxe v tělocvičně v Derby. Deset dalších starších mužů podstoupí jedinou akutní studii, ve které jim budou kromě standardního protokolu akutní studie podávány 3 nápoje kakaa s vysokým obsahem flavanolu a 3 x 500 mg vitamínu C. Pokud je pozorován pozitivní akutní účinek nápojů, posledních deset starších mužů podstoupí akutní studii po týdnu užívání 3 kakaa s vysokým obsahem flavanolu + 1000 mg vitamínu C denně. Pro optimalizaci podrobností podmínek studie budou vyšetřovatelé také studovat až 10 normálních zdravých dobrovolníků ve věku 18-75 let jednoduše s použitím kontrastní látky CEUS a infuzí metacholinu, bez jakéhokoli odběru krve nebo biopsie.

Subjekty, které hladoví přes noc, dostanou po dobu studie primární konstantní intravenózní (předběžná žíla) infuze stabilních izotopem značených aminokyselin a vzorky krve budou odebírány z arteriální kanyly a dvou femorálních žilních kanyl v pravidelných intervalech pro kvantifikaci obohacení indikátorem a měření glukózy vstřebávání a inzulínu. V první fázi studie bude u subjektů měřen objemový průtok krve femorální arterií po 50, 70, 90 a 110 minutách pomocí Dopplerova ultrazvuku (USS). Nutriční průtok krve bude měřen v definované oblasti kvadricepsu v kontrolní noze pomocí kontrastního ultrazvuku (CEUS) pomocí Phillips iU22 při 110 min. Jedná se o jednorázové intravenózní podání kontrastní látky SonoVue®. Ve 120 minutě začne druhá fáze studie intravenózní infuzí dextrózy a smíšené aminokyseliny (přední kubatální žíla) po zbytek studie. Methacholin chlorid (Provocholine®; Methapharm Inc.) v NaCl (0,9 %, připravený QMC farmacií) bude infundován (při 2-12 ug/min) do jedné femorální artérie, aby se zdvojnásobil průtok femorální arterie po 150 min. Opět bude měřen objemový průtok femorální arterií (Dopplerův ultrazvuk), tentokrát na obou nohách ve 170, 190, 210 a 230 min. Výživový tok bude měřen podruhé, v obou nohách pomocí CEUS po 230 minutách. Čtyři svalové biopsie (150-300 mg) vastus lateralis budou odebrány podle protokolu a rychle zmrazeny v kapalném dusíku.

Koncové body budou i. syntéza svalových bílkovin, ii. rozpad svalových bílkovin, iii. objemový průtok krve femurem a iv. nutriční femorální průtok krve u subjektů různého věku nebo po různém cvičení nebo nutraceutické intervenci. Výpočet síly naznačuje, že tato studie bude potřebovat 10 subjektů na skupinu k detekci (s α 0,05 a β 0,85) 25% rozdílu mezi skupinami v biologických proměnných, což jsou výsledky, kterých byli výzkumníci schopni dosáhnout pro podobnou práci v minulosti.